DE102016208251A1 - Method for operating a natural gas-powered internal combustion engine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mit Erdgas betriebenen Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs (30, 40). Das Verfahren umfasst ein Auslesen der Erdgasqualität aus einer fahrzeugentfernt bereitgestellten Datenbank (52) mittels einer Steuerung der Brennkraftmaschine. Die Datenbank (52) verknüpft Positionsdaten von Tankstellen (20), an der das Fahrzeug (30, 40) mit Erdgas betankt wurde, mit von Erdgaslieferanten (10) und/oder der Tankstellen (20) bereitgestellten Erdgasqualitätsdaten verknüpft und stellt diese bereit. Das Verfahren umfasst ferner ein Einstellen der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der ausgelesenen Erdgasqualitätsdaten mittels der Steuerung der Brennkraftmaschine.The invention relates to a method for operating a natural gas-powered internal combustion engine of a vehicle (30, 40). The method includes reading out the quality of natural gas from a database (52) provided remote from the vehicle by means of a control of the internal combustion engine. The database (52) links and provides location data from gas stations (20) where the vehicle (30, 40) was refueled with natural gas, and links to natural gas quality data provided by natural gas suppliers (10) and / or gas stations (20). The method further comprises adjusting the operating parameters of the internal combustion engine based on the read-out natural gas quality data by means of the control of the internal combustion engine.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mit Erdgas betriebenen Brennkraftmaschine, insbesondere ein Verfahren zum Starten eines eine Brennkraftmaschine aufweisenden Fahrzeugs mit Erdgas. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Datenbank für mit Erdgas betriebene Brennkraftmaschinen von Fahrzeugen. The present invention relates to a method for operating an internal combustion engine operated with natural gas, in particular a method for starting a vehicle having an internal combustion engine with natural gas. The present invention further relates to a database for natural gas-powered internal combustion engines of vehicles.

Zum Betreiben eines Fahrzeugs mit Erdgas, wie beispielsweise komprimiertem Erdgas (compressed natural gas, CNG), wird üblicherweise eine angepasste Brennkraftmaschine eingesetzt, die eine Erdgas-Luftmischung verbrennt. Für eine ordnungsgemäße Funktion des Katalysators ist es notwendig, dass der Motor das Erdgas-Luftgemisch vorzugsweise stöchiometrisch verbrennt, das heißt, dass die Brennkraftmaschine üblicherweise gemäß einer Lambdaregelung gesteuert wird, bei der der Lambdawert im zeitlichen Mittel bevorzugt den Wert 1 aufweist. To operate a vehicle with natural gas, such as compressed natural gas (CNG), for example, a customized internal combustion engine is used which burns a natural gas / air mixture. For a proper function of the catalytic converter, it is necessary for the engine to preferably stoichiometrically burn the natural gas-air mixture, that is to say that the internal combustion engine is usually controlled according to a lambda control, in which the lambda value preferably has the value 1 over the time average.

Üblicherweise wird eine mit Erdgas betriebene Brennkraftmaschine mit einem Flüssigkraftstoff, wie beispielsweise Benzin, gestartet und es wird erst nach einer kurzen Aufwärmzeit, wenn die Lambdasonde und die Lambdasteuerung wie gewünscht arbeiten, auf den Betrieb mit ausschließlich Erdgas umgeschaltet. Deshalb weisen mit Erdgas betriebene Brennkraftmaschinen neben einem Haupt-Erdgastank einen Hilfs-Flüssigkraftstofftank auf, in dem der zum Starten der Brennkraftmaschine notwendige Flüssigkraftstoff vorgehalten wird. Usually, a natural gas-fueled internal combustion engine is started with a liquid fuel, such as gasoline, and it is only after a short warm-up time, when the lambda probe and the lambda control work as desired, switched to the operation exclusively with natural gas. Therefore, natural gas-fueled internal combustion engines include, in addition to a main natural gas tank, an auxiliary liquid fuel tank in which the liquid fuel necessary for starting the internal combustion engine is stored.

Damit eine mit Erdgas betriebene Brennkraftmaschine mit Erdgas gestartet werden kann, muss die Zusammensetzung des Erdgases möglichst genau bekannt sein, damit die Brennkraftmaschine in den ersten Minuten nicht zu viele unerwünschte Schadstoffe ausstößt. Da in den ersten Betriebsminuten noch keine Lambdawerte verfügbar sind, wird das Erdgas-Luft-Gemisch mittels voreingestellter Steuerung erzeugt. Da hier noch keine Erdgasqualität bekannt ist, weist das Erdgas-Luft-Gemisch zumeist nicht das für die Verbrennung optimale Verhältnis auf. So that an internal combustion engine operated with natural gas can be started with natural gas, the composition of the natural gas must be known as accurately as possible, so that the internal combustion engine does not emit too many undesirable pollutants in the first few minutes. Since no lambda values are available in the first few minutes of operation, the natural gas / air mixture is generated by means of a preset controller. Since no natural gas quality is known here, the natural gas / air mixture usually does not have the optimum ratio for combustion.

Erdgas besteht aus Methan, Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und Anteile weiterer Gase, wie beispielsweise höhere Kohlenwasserstoffe. Je nach Fördergebiet, Aufbereitungsverfahren und Transportmethoden ergeben sich deutliche Unterschiede in der Erdgasqualität in Abhängigkeit der geografischen Regionen. Bedingt durch diese Unterschiede ist der Luftbedarf zum Verbrennen einer definierten Menge dieses Erdgases unterschiedlich, und hängt von der genauen Erdgaszusammensetzung bzw. der Erdgasqualität ab. Natural gas consists of methane, carbon dioxide, nitrogen and other gases, such as higher hydrocarbons. Depending on the assisted area, treatment methods and transport methods, there are significant differences in the quality of natural gas depending on the geographical regions. Due to these differences, the air requirement for burning a defined amount of this natural gas differs, depending on the exact composition of the gas or the quality of the natural gas.

Aus der GB 2 529 181 A ist ein Verfahren und System zum Aufnehmen und Kommunizieren von Informationen bekannt. Das Verfahren umfasst ein Messen von wenigstens einer Kraftstoffcharakteristik, ein Bestimmen des Orts des Betankungsvorgangs, ein Abspeichern des Orts des Betankungsvorgangs und der zumindest einen Kraftstoffcharakteristik, und ein Kommunizieren des Orts des Betankungsvorgangs und der wenigstens einen Kraftstoffcharakteristik. Diese Daten können an einen entfernt gelegenen Server übermittelt werden. Daten, die sich auf mehrere Betankungsvorgänge beziehen, können verarbeitet und an ein Display gesendet werden, das eine geographische Karte darstellt, die eine visuelle Anzeige von Tankstellen und deren zugeordnete Kraftstoffqualität darstellt. From the GB 2 529 181 A A method and system for recording and communicating information is known. The method includes measuring at least one fuel characteristic, determining the location of the refueling operation, storing the location of the refueling operation and the at least one fuel characteristic, and communicating the location of the refueling operation and the at least one fuel characteristic. This data can be transmitted to a remote server. Data relating to multiple refueling operations may be processed and sent to a display representing a geographic map representing a visual indication of gas stations and their associated fuel quality.

Die DE 10 2013 106 586 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, das einen Verbrennungsmotor umfasst, der mit Kraftstoff betrieben wird. Um Störungen im Betrieb des Verbrennungsmotors durch qualitativ minderwertigen Kraftstoff zu reduzieren, wird ein Standort des Kraftfahrzeugs bei einem Betankungsvorgang mit Telefonnavigationsdaten erfasst. The DE 10 2013 106 586 A1 discloses a method of operating a motor vehicle that includes an internal combustion engine that is fueled. In order to reduce disturbances in the operation of the internal combustion engine by qualitatively inferior fuel, a location of the motor vehicle is detected during a refueling process with telephone navigation data.

Die EP 2 038 674 B1 offenbart ein System zum Steuern der Qualität des zugeführten Kraftstoffs. Das daraus bekannte System umfasst einen Sensor zum Messen von wenigstens einem Qualitätsparameter des Kraftstoffs, eine Vorrichtung zum Nachverfolgen des Fahrzeugs, eine zentrale Einheit, die dazu ausgebildet ist, eine vom Sensor erfasste Qualitätsmessung zu erfassen und eine Information über den Kraftstoffzuführort, die von der Nachverfolgungsvorrichtung bereitgestellt ist, zu erhalten und mittels eines Telekommunikationsnetzwerks eine Nachricht über die Qualitätsmessung und die Kraftstoffbetankungsinformation zu übermitteln, und einen zentralen Server, der dazu ausgebildet ist, die von der zentralen Einheit durch das Telekommunikationsnetzwerk übermittelte Nachricht zu empfangen. The EP 2 038 674 B1 discloses a system for controlling the quality of the fuel supplied. The known system comprises a sensor for measuring at least one quality parameter of the fuel, a device for tracking the vehicle, a central unit configured to detect a quality measurement sensed by the sensor, and information about the fuel delivery location provided by the tracking device to receive and transmit via a telecommunication network a message about the quality measurement and the fueling information, and a central server adapted to receive the message transmitted by the central unit through the telecommunication network.

Aus der DE 10 2010 035 929 B4 ist ein Fahrzeugkraftstoffdiagnosesystem bekannt, das ein Steuermodul, das eine Biodieselkraftstoffkonzentration von einem Kraftstoff ermittelt, der einem Fahrzeugkraftstofftank während eines Tankereignisses an einer Tankstelle hinzugefügt wird, und einen Sender umfasst, der die ermittelte Biodieselkraftstoffkonzentration und den Ort der Tankstelle selektiv an ein Informationssystem sendet, an dem die Biodieselkraftstoffkonzentration und der Ort der Tankstelle gespeichert werden. Die Biodieselkraftstoffkonzentration des dem Fahrzeugkraftstofftank hinzugefügten Kraftstoffs wird durch Auswerten eines ersten Kraftstoffvolumens und einer ersten Biodieselkraftstoffkonzentration in dem Fahrzeugkraftstofftank vor dem Tankereignis und eines zweiten Kraftstoffvolumens und einer zweiten Biodieselkraftstoffkonzentration in dem Fahrzeugkraftstofftank nach dem Tankereignis ermittelt. Die Biodieselkraftstoffkonzentration des dem Fahrzeugkraftstofftank hinzugefügten Kraftstoffs wird nur ermittelt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit nach dem Tankereignis und vor der Bestimmung des zweiten Kraftstoffvolumens sowie der zweiten Biodieselkraftstoffkonzentration für mindestens eine vorbestimmte Zeit größer als eine vorbestimmte Grenzgeschwindigkeit ist. From the DE 10 2010 035 929 B4 For example, a vehicle fuel diagnostic system is known that includes a control module that determines a biodiesel fuel concentration from a fuel added to a vehicle fuel tank during a tank event at a gas station and a transmitter that selectively sends the determined biodiesel fuel concentration and the gas station location to an information system the biodiesel fuel concentration and the location of the gas station are stored. The biodiesel fuel concentration of the fuel added to the vehicle fuel tank is determined by evaluating a first fuel volume and a first biodiesel fuel concentration in the vehicle fuel tank before the tank event and a second fuel volume and a second Biodiesel fuel concentration determined in the vehicle fuel tank after the tank event. The biodiesel fuel concentration of the fuel added to the vehicle fuel tank is determined only when the vehicle speed after the tank event and before the determination of the second fuel volume and the second biodiesel fuel concentration is greater than a predetermined limit speed for at least a predetermined time.

Insbesondere ist es weiterhin sehr nützlich, wenn exakte Daten zur Erdgasqualität verfügbar wären, wie zum Beispiel Luftbedarf zur stöchiometrischen Verbrennung, Brennwert (Verbrennungswärme mit auskondensiertem Wasser), Heizwert (Verbrennungswärme mit gasförmigem Wasser im Abgas), Wobbe-Index (düsenbezogener Brennwert) und/oder Methanzahl (Maß für die Klopffestigkeit). In particular, it is still very useful to have accurate data on natural gas quality available, such as stoichiometric combustion air demand, condensing heat (combustion heat with condensed water), calorific value (heat of combustion with gaseous water in the exhaust gas), Wobbe index (nozzle calorific value) and / or methane number (measure of knock resistance).

Es ist ferner derzeit bekannt, dass, wie bereits oben beschrieben, die Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges mit Benzin gestartet und solange mit Benzin betrieben wird, bis die Lambdasonde ein gültiges Signal liefert und die Lambdasteuerung ordnungsgemäß arbeitet. Erst danach wird in den Betrieb mit ausschließlich Erdgas geschaltet. Die im jeweiligen Lastpunkt angesaugte Luftmasse ist aus Luftmassenmessdaten oder Drucksensor- und Drosselklappendaten bekannt. Die eingespritzte Gasmenge wird über die Einspritzzeiten variiert. Die Einspritzzeiten des Gemischbildungssystems werden mit 100% Methan kalibriert. Bei einer minderwertigen Gasqualität mit beispielsweise nur 90% Methan ist eine längere Einspritzzeit erforderlich, um einen Lambdawert von 1 zu erreichen. Die erforderliche Einspritzzeit stellt sich aufgrund der Lambdasteuerung schnell ein. Aus dem Verhältnis von erwarteter zu realer Einspritzzeit lässt sich die Gasqualität qualitativ berechnen. In Erdgasautos mancher Hersteller kann die so ermittelte Gasqualität im Kombiinstrument angezeigt werden. It is also currently known that, as already described above, the internal combustion engine of a vehicle is started with gasoline and operated with gasoline until the lambda sensor supplies a valid signal and the lambda control operates properly. Only then will the plant be switched to natural gas only. The air mass drawn in at the respective load point is known from air mass measurement data or pressure sensor and throttle flap data. The injected gas quantity is varied over the injection times. The injection times of the mixture formation system are calibrated with 100% methane. Inferior gas quality with, for example, only 90% methane requires a longer injection time to achieve a lambda value of one. The required injection time adjusts itself quickly due to the lambda control. From the ratio of expected to real injection time, the gas quality can be calculated qualitatively. In natural gas cars from some manufacturers, the gas quality determined in this way can be displayed in the instrument cluster.

Ferner sind Sensoren denkbar, die im Fahrzeug angeordnet und dazu ausgebildet sind, die Erdgasqualität zu erfassen. Da jedoch die Messung der Erdgasqualität mittels solcher Sensoren zeitlich betrachtet lange dauert, kann derzeit auf das Starten der Brennkraftmaschine mit Flüssigkraftstoff nicht verzichtet werden. Furthermore, sensors are conceivable, which are arranged in the vehicle and designed to detect the quality of natural gas. However, since the measurement of natural gas quality by means of such sensors takes a long time considered, can not be dispensed with the start of the internal combustion engine with liquid fuel currently.

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem die Erdgasqualität bereits zum Starten der Brennkraftmaschine verfügbar ist und somit eine mit Erdgas betriebene Brennkraftmaschine ausschließlich mit Erdgas gestartet werden kann. The invention is therefore an object of the invention to provide a method by which the quality of gas is already available for starting the engine and thus an internal combustion engine powered by natural gas can be started only with natural gas.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und einer Datenbank gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by a method according to independent claim 1 and a database according to claim 10. Further embodiments of the method according to the invention are specified in the subclaims.

Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine in digitaler Form fahrzeugentfernt bereitgestellte Datenbank vorzusehen, die über drahtlose Verbindungen für die Steuerung einer mit Erdgas betriebenen Brennkraftmaschine verfügbar ist. Diese Datenbank stellt eine Verknüpfung zwischen der unterschiedlichen Erdgasqualität und den jeweiligen Positionsdaten von Tankstellen her, an denen das Erdgas mit der bekannten Erdgasqualität getankt werden kann. Insbesondere wird die Erdgasqualität von den jeweiligen Erdgaslieferanten für die Datenbank bereitgestellt, die mittels zumeist kostenintensiven und stationären Kalorimetern die erforderlichen Erdgasqualitätsdaten erfassen. Folglich kann z. B. eine Art Landkarte erstellt werden, die Erdgas-Tankstellen sowie die entsprechenden dort verfügbaren Erdgasqualitäten visuell anzeigt. The present invention is based on the idea of providing a database, provided in digital form remote from the vehicle, which is available via wireless connections for the control of a natural gas-powered internal combustion engine. This database establishes a link between the different natural gas quality and the respective position data of filling stations, where natural gas can be supplied with the known natural gas quality. In particular, natural gas quality is provided by the respective natural gas suppliers for the database, which collect the required natural gas quality data by means of mostly cost-intensive and stationary calorimeters. Consequently, z. As a kind of map to be created, the gas refueling stations and the corresponding available there natural gas qualities visually.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer mit Erdgas betriebenen Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs weist die Schritte eines Auslesens der Erdgasqualität aus einer fahrzeugentfernt bereitgestellten Datenbank mittels einer Steuerung der Brennkraftmaschine auf, wobei die Datenbank Positionsdaten von Tankstellen, an der das Fahrzeug mit Erdgas betankt wurde, mit von Erdgaslieferanten und/oder den Tankstellen bereitgestellten Erdgasqualitätsdaten verknüpft und bereitstellt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ferner ein Einstellen der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der ausgelesenen Erdgasqualitätsdaten mittels der Steuerung der Brennkraftmaschine. The method of operating a natural gas fueled internal combustion engine of a vehicle includes the steps of reading the natural gas quality from a remotely located database by means of an internal combustion engine control, wherein the database includes location data from gas stations where the vehicle was refueled with natural gas suppliers and / or linking and providing gas quality data provided to gas stations. The method according to the invention further comprises setting the operating parameters of the internal combustion engine on the basis of the read-out natural gas quality data by means of the control of the internal combustion engine.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere beim Starten der mit Erdgas betriebenen Brennkraftmaschine bevorzugt, da bereits ausreichend vor dem Start der Brennkraftmaschine die erforderlichen Daten bezüglich der Erdgasqualität ausgelesen und verfügbar sind und somit die Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, insbesondere die für eine effiziente Verbrennung des Erdgases erforderliche Luftmenge, ermittelt und im Brennraum der Brennkraftmaschine eingestellt werden können. The method according to the invention is particularly preferred when starting the combustion engine operated with natural gas, since the required data regarding natural gas quality are already sufficiently read out and available and thus the operating parameters of the internal combustion engine, in particular the amount of air required for efficient combustion of the natural gas. determined and can be set in the combustion chamber of the engine.

In einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt das Auslesen der Erdgasqualität aus der Datenbank während eines Tankvorgangs des Fahrzeugs. Zusätzlich oder alternativ kann die Datenbank periodisch, beispielsweise wöchentlich, ausgelesen und im Fahrzeug gespeichert werden. In a preferred embodiment, the reading of the natural gas quality from the database during a refueling operation of the vehicle takes place. Additionally or alternatively, the database can be periodically, for example, weekly, read and stored in the vehicle.

Durch das Auslesen der Erdgasqualität bzw. dem Herunterladen der Datenbank ist zu jeder Zeit die Qualität des im Fahrzeug vorhandenen Erdgases bekannt, so dass die Brennkraftmaschine ausschließlich mit Erdgas betrieben und gestartet werden kann. Folglich kann die Notwendigkeit einer vorgehaltenen Menge an Flüssigkraftstoff zum Starten der Brennkraftmaschine mit demselben entfallen. Außerdem kann ein am Fahrzeug angeordneter Sensor zur Ermittlung der Gasqualität entfallen. By reading the quality of gas or downloading the database, the quality of the natural gas present in the vehicle is known at all times, so that the internal combustion engine can only be operated with natural gas and started. Consequently, the need for a reserve amount of liquid fuel for starting the internal combustion engine with the same can be omitted. In addition, a sensor arranged on the vehicle to determine the gas quality can be omitted.

Das Auslesen der Datenbank erfolgt bevorzugt mittels einer drahtlosen Funkverbindung. Heutige Autos verfügen zumeist über ein GSM-Funkmodul und/oder eine GPS-Positionserfassung und können folglich mit externen Servern drahtlos kommunizieren. Außerdem kann es bevorzugt sein, dass das Fahrzeug während des Tankvorgangs über das an der Tankstelle vorhandene Netzwerk die Datenbank auslesen und/oder herunterladen kann. The reading of the database is preferably carried out by means of a wireless radio link. Today's cars usually have a GSM radio module and / or a GPS position detection and can therefore communicate wirelessly with external servers. In addition, it may be preferable for the vehicle to be able to read out and / or download the database via the network present at the filling station during the refueling process.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Einstellen der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der noch im Erdgastank vorrätigen Qualität des Erdgases. Sollte beispielsweise keine drahtlose Funkverbindung zum Aktualisieren der Datenbank zur Verfügung stehen, kann die zuletzt gespeicherte Datenbank, die beispielsweise bei einem zuletzt durchgeführten Tankvorgang ausgelesen und heruntergeladen wurde, zum Einstellen der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine verwendet werden. In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the setting of the operating parameters of the internal combustion engine takes place on the basis of the quality of the natural gas still available in the natural gas tank. If, for example, no wireless radio link is available for updating the database, the last stored database, which was read and downloaded, for example, during a refueling operation last performed, can be used to set the operating parameters of the internal combustion engine.

Die Steuerung der Brennkraftmaschine kann die Positionsdaten, beispielsweise GPS- oder GLONASS-Koordinaten, der Tankstelle auslesen und somit die Qualität des dort bereitgestellten Erdgases mittels der Datenbank ermitteln. The control of the internal combustion engine can read out the position data, for example GPS or GLONASS coordinates, from the filling station and thus determine the quality of the natural gas provided there by means of the database.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Steuerung der Brennkraftmaschine dazu ausgebildet sein, die Qualität des Erdgases auf der Grundlage der Qualität des restlichen, noch im Erdgastank verfügbaren Erdgases und der Qualität des neu hinzu getankten Erdgases zu ermitteln. Insbesondere kann dies anhand des gemessenen Restdrucks und der Resterdgasmenge und unter Verwendung eines geeigneten Algorithmus erfolgen. Vorzugsweise ist der Erdgastank derart ausgestaltet, dass bei einem Tankvorgang eine hinreichende Durchmischung von restlichem Erdgas und neu getanktem Erdgas erzeugt wird. In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the control of the internal combustion engine may be designed to determine the quality of the natural gas based on the quality of the remaining natural gas still available in the natural gas tank and the quality of the newly added natural gas. In particular, this can be done using the measured residual pressure and the Resterdgasmenge and using a suitable algorithm. Preferably, the natural gas tank is designed such that in a refueling process a sufficient mixing of residual natural gas and newly refueled natural gas is generated.

Folglich kann die Steuerung der Brennkraftmaschine dazu in der Lage sein, zu jedem Zeitpunkt die Erdgasqualität hinreichend genau zu ermitteln und somit die Brennkraftmaschine mit ausschließlich Erdgas zu starten und zu betreiben. Consequently, the control of the internal combustion engine may be able to determine the natural gas quality sufficiently accurately at any time and thus to start and operate the internal combustion engine exclusively with natural gas.

Alternativ oder zusätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Übermitteln von Daten über die im Fahrzeug gemessene Erdgasqualität an die Datenbank aufweisen. Dabei kann das Fahrzeug beispielsweise einen geeigneten Erdgasqualitätssensor umfassen, der während des Betriebs der Brennkraftmaschine kontinuierlich die Erdgasqualität erfasst und der Datenbank bereitstellt. Folglich kann die Datenbank auf der Grundlage der von den Erdgaslieferanten bereitgestellten Daten sowie der von den Fahrzeugen rückgelieferten Daten abgeglichen und aktuell gehalten werden. Alternatively or additionally, the method according to the invention may further comprise transmitting data on the quality of gas measured in the vehicle to the database. In this case, the vehicle may include, for example, a suitable natural gas quality sensor, which continuously detects the quality of natural gas during the operation of the internal combustion engine and makes it available to the database. Consequently, the database can be compared and kept up-to-date on the basis of the data provided by the natural gas suppliers as well as the data returned by the vehicles.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt das Auslesen der Datenbank mittels eines Satelliten, der eine Verbindung zwischen der Steuerung des Fahrzeugs und der Datenbank herstellt. Dadurch kann die Datenbank von sämtlichen Quellen Erdgasqualitätsdaten erhalten bzw. an sämtliche Ziele übermitteln. In a further advantageous embodiment, the reading of the database by means of a satellite, which establishes a connection between the control of the vehicle and the database. This will allow the database to obtain and deliver to all destinations natural gas quality data from all sources.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Verfahren ferner ein Erstellen einer Landkarte auf, die die Positionsdaten der Erdgastankstellen und die Qualität des dort verfügbaren Erdgases visuell darstellt. Somit kann dem Fahrer des mit Erdgas betriebenen Fahrzeugs zu jederzeit visuell kenntlich gemacht werden, an welcher Tankstelle Erdgas getankt werden kann und mit welcher Qualität das Erdgas dort vorliegt. In a further preferred embodiment, the method further comprises a map that visually represents the position data of the natural gas filling stations and the quality of the natural gas available there. Thus, the driver of the natural gas-powered vehicle can be visually identified at any time, at which gas station natural gas can be fueled and with what quality the natural gas is there.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Datenbank für mit Erdgas betriebene Brennkraftmaschinen von Fahrzeugen vorgesehen, die eine Speichervorrichtung, eine Eingabevorrichtung und eine Ausgabevorrichtung aufweist. Die Speichervorrichtung stellt eine Verknüpfung der geographischen Positionsdaten von Erdgas-Tankstellen mit den dort jeweils vorrätigen Erdgasqualitätsdaten bereit. Die Eingabevorrichtung ist dazu ausgebildet, Positionsdaten der Erdgas-Tankstellen und von Erdgaslieferanten und/oder den Erdgas-Tankstellen bereitgestellte und dort jeweils vorrätige Erdgasqualitätsdaten zu erhalten und der Speichervorrichtung bereitzustellen. Die Ausgabevorrichtung ist dazu ausgebildet, einer Steuerung der Brennkraftmaschine die an der jeweiligen Erdgas-Tankstelle verfügbaren Erdgasqualitätsdaten bereitzustellen, wobei die Erdgasqualitätsdaten dazu ausgebildet sind, als Grundlage für die Einstellung der Betriebsparameter, insbesondere der Startparameter, der Brennkraftmaschine zu dienen. According to another aspect of the invention, there is provided a database for natural gas fueled internal combustion engines of vehicles, comprising a storage device, an input device, and an output device. The storage device provides a linkage of the geographical position data of natural gas filling stations with the respectively available natural gas quality data there. The input device is designed to obtain position data of the natural gas filling stations and natural gas quality data provided by natural gas suppliers and / or the natural gas filling stations and available there in each case, and to provide them to the storage device. The output device is designed to provide a controller of the internal combustion engine with the natural gas quality data available at the respective natural gas filling station, wherein the natural gas quality data are designed to serve as a basis for setting the operating parameters, in particular the starting parameters, of the internal combustion engine.

Weitere Merkmale und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann unter Ausüben und Betrachten der einzigen beigefügten Zeichnung ersichtlich. Die 1 zeigt schematisch eine Übersicht über die drahtlose Kommunikation zwischen Fahrzeug, Erdgas-Tankstelle, Erdgaslieferant und Datenbank. Other features and objects of the present invention will become apparent to those skilled in the art from a consideration of the single appended drawing. The 1 schematically shows an overview of the wireless communication between vehicle, natural gas filling station, natural gas supplier and database.

Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung betrifft die Erdgasqualität die Zusammensetzung von Erdgas, insbesondere die stöchiometrische Zusammensetzung des Erdgases aus Methan, Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und geringeren Anteilen anderer Gase. In the context of the present disclosure, the quality of natural gas relates to the composition of Natural gas, in particular the stoichiometric composition of natural gas from methane, carbon dioxide, nitrogen and minor proportions of other gases.

Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung umfasst der Begriff „Erdgaslieferant“ diejenige Institution, die das Erdgas mit der bekannten Erdgasqualität in ein Erdgasnetz einspeist und somit beispielsweise Erdgas-Tankstellen mit Erdgas versorgt. Folglich könnte auch eine Erdgasraffinerie, die Erdgas unmittelbar aufbereitet und herstellt, ein Erdgaslieferant im Sinne der vorliegenden Offenbarung sein, wenn die Erdgasraffinerie das Erdgas direkt an Erdgas-Tankstellen liefern kann In the context of the present disclosure, the term "supplier of natural gas" includes the institution which feeds natural gas of known natural gas quality into a natural gas network and thus, for example, supplies natural gas filling stations with natural gas. Consequently, a natural gas refinery that directly processes and produces natural gas could also be a natural gas supplier within the meaning of the present disclosure, if the natural gas refinery can supply the natural gas directly to natural gas filling stations

In der 1 ist schematisch ein Erdgaslieferant 10 gezeigt, der mittels einer Erdgasleitung 12 mit einer schematisch dargestellten Tankstelle 20 verbunden ist. Mittels der Erdgasleitung 12 kann der Erdgaslieferant 10 kontinuierlich Erdgas mit vorbestimmter und für den Erdgaslieferant 10 bekannter Qualität an die Tankstelle 20 liefern. Alternativ oder zusätzlich kann die Tankstelle 20 mittels Erdgas-Transportern (nicht gezeigt) mit Erdgas von dem Erdgaslieferanten 10 versorgt werden. Dabei kann es bevorzugt sein, dass die Erdgasqualität bereits beim Erdgaslieferant 10 ermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Erdgasqualität an der Tankstelle 20 ermittelt und in der Datenbank abgelegt werden. In the 1 is schematically a natural gas supplier 10 shown by means of a natural gas pipeline 12 with a gas station shown schematically 20 connected is. By means of the natural gas pipeline 12 can the natural gas supplier 10 continuously natural gas with predetermined and for the natural gas supplier 10 known quality to the gas station 20 deliver. Alternatively or additionally, the gas station 20 by natural gas transporters (not shown) with natural gas from the natural gas supplier 10 be supplied. It may be preferred that the quality of gas already at the natural gas supplier 10 is determined. Alternatively or additionally, the gas quality at the gas station 20 determined and stored in the database.

An der Tankstelle 20 befindet sich gemäß der 1 ein erstes Fahrzeug 30, das mittels einer Tankleitung 22 mit der Tankstelle 20 verbunden ist und mit Erdgas betankt wird. Ein zweites Fahrzeug 40 ist abseits der Tankstelle 20 dargestellt. At the gas station 20 is in accordance with the 1 a first vehicle 30 by means of a tank line 22 with the gas station 20 connected and refueled with natural gas. A second vehicle 40 is off the gas station 20 shown.

In der 1 ist weiterhin schematisch ein Server 50 dargestellt, der eine Datenbank 52 bereitstellt. Zudem ist in der 1 in schematischer Darstellung ein Satellit 60 gezeigt, der dazu ausgebildet ist, Informationen zwischen dem Server 50, dem Erdgaslieferant 10, der Tankstelle 20, dem ersten Fahrzeug 30 und dem zweiten Fahrzeug 40 drahtlos auszutauschen (siehe gestrichelte Linien in der 1). Hierzu weist der Erdgaslieferant 10 eine Antenne 14, die Tankstelle 20 eine Antenne 24, das erste Fahrzeug 30 eine Antenne 34 und das zweite Fahrzeug 40 eine Antenne 44 auf. In the 1 is still a schematic server 50 represented by a database 52 provides. Moreover, in the 1 a schematic representation of a satellite 60 shown, which is adapted to information between the server 50 , the natural gas supplier 10 , the gas station 20 , the first vehicle 30 and the second vehicle 40 wirelessly exchange (see dashed lines in the 1 ). For this purpose, the natural gas supplier 10 an antenna 14 , the gas station 20 an antenna 24 , the first vehicle 30 an antenna 34 and the second vehicle 40 an antenna 44 on.

Der Erdgaslieferant 10 bezieht sein ursprüngliches, unaufbereitetes Erdgas beispielsweise von einer Erdgasraffinerie. Das daraus von der Erdgasraffinerie produzierte und für Brennkraftmaschinen von Fahrzeugen vorgesehene Erdgas kann daraufhin vom Erdgaslieferanten 10 bezüglich seiner Erdgasqualität bereits direkt nach Produktion an der Erdgasraffinerie untersucht werden. Insbesondere betrifft die Erdgasqualität die Zusammensetzung des Erdgases hinsichtlich der Gehälter an Methan, Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und weiterer Anteile anderer Gase. The natural gas supplier 10 Obtains its original, untreated natural gas, for example, from a natural gas refinery. The resulting from the natural gas refinery and provided for internal combustion engines of vehicles natural gas can then from natural gas suppliers 10 with regard to its natural gas quality are already being investigated directly after production at the natural gas refinery. In particular, the quality of natural gas relates to the composition of the natural gas in terms of the rates of methane, carbon dioxide, nitrogen and other proportions of other gases.

Gleichzeitig stellt der Erdgaslieferant 10 die ermittelte Erdgasqualität des gelieferten Erdgases einem Server 50 zur Verfügung, der die Erdgasqualität in einer Datenbank 52 ablegt. Insbesondere weist die Datenbank 52 hierzu eine Speichervorrichtung auf, in der die Erdgasqualität gespeichert ist. Mittels einer geeigneten Eingabevorrichtung kann der Erdgaslieferant die Erdgasqualität in die Speichervorrichtung einbringen. Gleichzeitig sind in der Datenbank 52 die Positionsdaten der Tankstelle 20 hinterlegt. Die Positionsdaten beschreiben dabei die geographische Position der Tankstelle 20. In der Datenbank 52 sind die Erdgasqualitätsdaten mit den Positionsdaten der Tankstelle 20 verknüpft. At the same time, the natural gas supplier 10 the determined natural gas quality of the natural gas supplied to a server 50 available, the quality of natural gas in a database 52 stores. In particular, the database indicates 52 For this purpose, a storage device in which the natural gas quality is stored. By means of a suitable input device, the natural gas supplier can introduce the quality of natural gas into the storage device. At the same time are in the database 52 the location data of the gas station 20 deposited. The position data describe the geographical position of the gas station 20 , In the database 52 are the natural gas quality data with the location data of the gas station 20 connected.

Während eines Tankvorgangs des ersten Fahrzeugs 30 an der Tankstelle 20 kann dem Fahrzeug 30 die Qualität des getankten Erdgases über eine Kommunikation mittels der beiden Antennen 24, 34 übermittelt werden. Insbesondere weist die Datenbank hierfür eine Ausgabevorrichtung auf, mittels der die den Positionsdaten zugeordneten Erdgasqualitätsdaten an die Steuerung der Brennkraftmaschine ausgeben werden können. Folglich stehen dem Fahrzeug 30 die erforderlichen Daten bezüglich der Erdgasqualität zum Starten des Fahrzeugs zur Verfügung. During a refueling process of the first vehicle 30 at the gas station 20 can the vehicle 30 the quality of the gas fueled via a communication by means of the two antennas 24 . 34 be transmitted. In particular, the database for this purpose has an output device by means of which the natural gas quality data associated with the position data can be output to the control of the internal combustion engine. Consequently, stand the vehicle 30 the necessary data regarding the quality of the natural gas is available for starting the vehicle.

Die Steuerung der Brennkraftmaschine kann ferner dazu ausgebildet sein, unter Kenntnis der Erdgasqualität der restlichen Erdgasmenge und unter Kenntnis der Erdgasqualität der zugetankten Erdgasmenge die Erdgasqualität des gemischten Erdgases zu ermitteln und basierend darauf die Startparameter und/oder Betriebsparameter der Brennkraftmaschine einzustellen. The control of the internal combustion engine can also be designed to determine the natural gas quality of the mixed natural gas knowing the natural gas quality of the remaining amount of natural gas and with knowledge of the natural gas quality of the natural gas and based set the start parameters and / or operating parameters of the internal combustion engine.

Alternativ können die relevanten Daten mittels des Satelliten 60 drahtlos zwischen der Erdgaslieferant 10, der Tankstelle 20, dem ersten Fahrzeug 30, dem zweiten Fahrzeug 40 und dem Server 50 ausgetauscht werden (siehe gestrichelte Linien in der 1). Alternatively, the relevant data can be obtained by means of the satellite 60 wireless between the natural gas supplier 10 , the gas station 20 , the first vehicle 30 , the second vehicle 40 and the server 50 be replaced (see dashed lines in the 1 ).

Zusätzlich oder alternativ kann die Fahrzeugsteuerung des Fahrzeugs 30 oder 40 die Datenbank 52 mittels einer Internetverbindung abrufen und somit gemäß der Positionsdaten der Tankstelle 20 die dort vorrätige Erdgasqualität abrufen. Beispielsweise kann das Fahrzeug 30 ein an der Tankstelle 20 verfügbares lokales Netzwerk (WLAN) dazu verwenden, die Datenbank 52 abzurufen. Alternativ oder zusätzlich weist das Fahrzeug eine mobile Internetverbindung auf. Additionally or alternatively, the vehicle control of the vehicle 30 or 40 database 52 via an internet connection and thus according to the position data of the gas station 20 retrieve the available there natural gas quality. For example, the vehicle 30 one at the gas station 20 available local area network (WLAN) to use the database 52 retrieve. Alternatively or additionally, the vehicle has a mobile Internet connection.

Zusätzlich oder alternativ kann der Betreiber des Fahrzeugs 30 mittels einer mobilen Internetverbindung, beispielsweise mittels eines Mobilfunktelefons und einer entsprechenden Applikation, die Datenbank 52 abrufen und der Fahrzeugsteuerung übermitteln. Additionally or alternatively, the operator of the vehicle 30 by means of a mobile Internet connection, for example by means of a mobile phone and a corresponding application, the database 52 retrieve and transmit to the vehicle control.

Ferner kann das zweite Fahrzeug 40, das beispielsweise ebenfalls zuvor an der Tankstelle 20 mit Erdgas betankt wurde, einen Sensor umfassen, der während der Fahrt die Qualität des Erdgases kontinuierlich ermittelt. Die ermittelte Qualität des Erdgases kann dann über die Antenne 44 und den Satelliten 60 an die Datenbank 52 übermittelt werden. Somit kann die Datenbank mit aktuellen Erdgasqualitätsdaten befüllt und aktualisiert werden. Furthermore, the second vehicle 40 , for example, also previously at the gas station 20 refueled with natural gas, a sensor that continuously determines the quality of the natural gas while driving. The determined quality of the natural gas can then via the antenna 44 and the satellite 60 to the database 52 be transmitted. Thus, the database can be filled and updated with current natural gas quality data.

Insbesondere kann damit eine redundante Ermittlung der Erdgasqualität erfolgen, nämlich auf der einen Seite durch die Erdgaslieferant 10 und auf der anderen Seite durch die Fahrzeuge 30, 40. In particular, a redundant determination of the quality of natural gas can thus take place, namely on the one hand by the natural gas supplier 10 and on the other side by the vehicles 30 . 40 ,

Zusätzlich oder alternativ dient das Erfassen der Erdgasqualität am Fahrzeug dafür, z. B. Auffälligkeiten der Erdgasqualität rechtzeitig zu erkennen und eine entsprechende Rückmeldung an den Erdgaslieferant bereitzustellen.Additionally or alternatively, the detection of the natural gas quality on the vehicle is used, for. B. detect abnormalities of natural gas quality in good time and provide appropriate feedback to the natural gas supplier.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäßen Datenbank können mit Erdgas betriebene Brennkraftmaschinen ausschließlich mit Erdgas zuverlässig gestartet und in den ersten Betriebsminuten schadstoffarm betrieben werden. Folglich kann das Vorsehen eines zusätzlichen Flüssigkraftstofftanks entfallen, in dem Flüssigkraftstoff zum Starten der Brennkraftmaschine vorgehalten werden kann. By means of the method according to the invention and the database according to the invention, natural-gas-operated internal combustion engines can be reliably started exclusively with natural gas and operated in the first few minutes of operation with low emissions. Consequently, the provision of an additional liquid fuel tank can be omitted, can be kept in the liquid fuel for starting the internal combustion engine.

Außerdem kann das Vorsehen eines zum Erfassen der Erdgasqualität ausgebildeten Sensors am Fahrzeug entfallen. Anstelle des Vorsehens derartiger Sensoren in jedem mit Erdgas betriebenem Fahrzeug kann ein solcher Sensor beim Erdgaslieferant und/oder an der Erdgas-Tankstelle angeordnet werden, um die Erdgasqualität zuverlässig zu erfassen. Dadurch kann die Anzahl an Sensoren reduziert sowie die Kosten für Erdgassysteme für Brennkraftmaschinen verringert werden. In addition, the provision of a trained for detecting the gas quality sensor on the vehicle can be omitted. Instead of providing such sensors in any natural gas powered vehicle, such a sensor may be located at the natural gas supplier and / or at the natural gas filling station to reliably detect the quality of natural gas. This can reduce the number of sensors and reduce the cost of natural gas systems for internal combustion engines.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• GB 2529181 A [0006] GB 2529181 A [0006]
• DE 102013106586 A1 [0007] DE 102013106586 A1 [0007]
• EP 2038674 B1 [0008] EP 2038674 B1 [0008]
• DE 102010035929 B4 [0009] DE 102010035929 B4 [0009]

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben einer mit Erdgas betriebenen Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs (30, 40), mit den Schritten: – Auslesen der Erdgasqualität aus einer fahrzeugentfernt bereitgestellten Datenbank (52) mittels einer Steuerung der Brennkraftmaschine, wobei die Datenbank (52) Positionsdaten von Tankstellen (20), an der das Fahrzeug (30, 40) mit Erdgas betankt wurde, mit von Erdgaslieferanten (10) und/oder der Tankstellen (20) bereitgestellten Erdgasqualitätsdaten verknüpft und bereitstellt, und – Einstellen der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der ausgelesenen Erdgasqualitätsdaten mittels der Steuerung der Brennkraftmaschine. Method for operating a natural gas-fueled internal combustion engine of a vehicle ( 30 . 40 ), comprising the steps of: - reading out the quality of natural gas from a vehicle-remote database ( 52 ) by means of a control of the internal combustion engine, the database ( 52 ) Position data of petrol stations ( 20 ) on which the vehicle ( 30 . 40 ) was refueled with natural gas, by natural gas suppliers ( 10 ) and / or petrol stations ( 20 ) linking and providing provided natural gas quality data, and - adjusting the operating parameters of the internal combustion engine on the basis of the read-out natural gas quality data by means of the control of the internal combustion engine. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Auslesen der Erdgasqualität aus der Datenbank (52) während eines Tankvorgangs des Fahrzeugs (30, 40) an einer Tankstelle (20) erfolgt. The method of claim 1, wherein the reading of the gas quality from the database ( 52 ) during a refueling operation of the vehicle ( 30 . 40 ) at a gas station ( 20 ) he follows. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Auslesen der Datenbank (52) mittels einer drahtlosen Funkverbindung erfolgt. Method according to one of the preceding claims, wherein the reading out of the database ( 52 ) by means of a wireless radio connection. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Auslesen der Datenbank (52) ein Speichern der gesamten Datenbank (52) innerhalb eines fahrzeuginternen Speichers aufweist, auf den die Steuerung der Brennkraftmaschine zugreifen kann. Method according to one of the preceding claims, wherein the reading out of the database ( 52 ) saving the entire database ( 52 ) within an in-vehicle memory accessible to the control of the internal combustion engine. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einstellen der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine ferner auf der Grundlage der noch vorrätigen Erdgasqualität erfolgt.  Method according to one of the preceding claims, wherein the setting of the operating parameters of the internal combustion engine further takes place on the basis of the still in-stock natural gas quality. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: – Übermitteln von Daten über die im Fahrzeug gemessene Erdgasqualität an die Datenbank (52), wobei die Erdgasqualität mittels eines geeigneten Sensors gemessen wird. Method according to one of the preceding claims, further comprising: - transmitting data on the quality of gas measured in the vehicle to the database ( 52 ), whereby the quality of natural gas is measured by means of a suitable sensor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit: – Starten der Brennkraftmaschine auf der Grundlage der zuvor ausgelesenen und gespeicherten Erdgasqualität.  The method of any one of the preceding claims, further comprising: - Starting the internal combustion engine based on the previously read and stored natural gas quality. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Auslesen der Datenbank (52) mittels eines einer Internetverbindung zwischen der Steuerung der Brennkraftmaschine und der Datenbank (52) erfolgt. Method according to one of the preceding claims, wherein the reading out of the database ( 52 ) by means of an internet connection between the control of the internal combustion engine and the database ( 52 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Internetverbindung ein an der Tankstelle (20) lokal verfügbares Netzwerk ist, mittels dem die Steuerung der Brennkraftmaschine die Datenbank (52) auslesen kann. The method of claim 8, wherein the internet connection is at the gas station ( 20 ) locally available network, by means of which the control of the internal combustion engine the database ( 52 ) can read. Datenbank (52) für mit Erdgas betriebene Brennkraftmaschinen von Fahrzeugen (30, 40), wobei die Datenbank (52) aufweist: – eine Speichervorrichtung, die eine Verknüpfung der geographische Positionsdaten von Erdgas-Tankstellen (20) mit den dort jeweils vorrätigen Erdgasqualitätsdaten bereitstellt, – eine Eingabevorrichtung, die dazu ausgebildet ist, Positionsdaten der Erdgas-Tankstellen (20) und von Erdgaslieferanten (10) und/oder den Erdgas-Tankstellen (20) bereitgestellte und dort jeweils vorrätigen Erdgasqualitätsdaten zu erhalten und der Speichervorrichtung bereitzustellen, und – eine Ausgabevorrichtung, die dazu ausgebildet ist, einer Steuerung der Brennkraftmaschine die an der jeweiligen Erdgas-Tankstelle (20) verfügbaren Erdgasqualitätsdaten bereitzustellen, wobei die Erdgasqualitätsdaten dazu ausgebildet sind, als Grundlage für die Einstellung der Betriebsparameter, insbesondere der Startparameter, der Brennkraftmaschine zu dienen. Database ( 52 ) for natural gas-fueled internal combustion engines of vehicles ( 30 . 40 ), whereby the database ( 52 ) comprising: - a storage device linking geographical position data from natural gas filling stations ( 20 ) with the respectively available natural gas quality data there, - an input device which is adapted to position data of the natural gas filling stations ( 20 ) and natural gas suppliers ( 10 ) and / or the natural gas filling stations ( 20 ) and to provide the storage device therewith, and an output device which is adapted to a control of the internal combustion engine at the respective natural gas filling station ( 20 ) to provide available natural gas quality data, the natural gas quality data being designed to serve as a basis for setting the operating parameters, in particular the starting parameters, of the internal combustion engine.

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